摘　要(yào)：旋進流量(liàng)計 是速度(du)流量計的(de)一種，基于(yú)漩渦進動(dong)原理。結合(he)工程設計(ji)☔，針🔞對幾種(zhong)氣體和液(ye)體的流量(liàng)計選型進(jìn)行分析，分(fèn)别研究了(le)同一流量(liàng)工況下不(bu)同流量計(ji)的适用性(xìng)⭐和優缺點(dian)，并得出下(xia)列結論：旋(xuan)進流量計(jì)能👅夠滿足(zú)大部分所(suo)列出的流(liu)量工況，而(ér)且精度較(jiao)高👉、量程範(fan)圍較大、安(ān)裝維護方(fāng)便，但不适(shì)合低流速(sù)工💛況。
　　在石(shi)化裝置的(de)工藝生産(chǎn)過程中，流(liú)量是一個(gè)非常✏️重要(yao)的過程參(can)數和監控(kong)對象，流量(liàng)的測量顯(xiǎn)得尤爲重(zhong)✨要。随着流(liu)✔️量檢測技(ji)🈲術的不斷(duàn)發展，可供(gòng)選擇的流(liú)量計很多(duo)。如何針🚶‍♀️對(dui)不同工況(kuàng)要求，選擇(zé)合适的流(liú)量計來滿(mǎn)足用戶對(duì)精度、維護(hu)量、可靠性(xìng)、經濟🏃性等(deng)要求。
　　早期(qī)的旋進流(liú)量計在1967年(nian)由德國FISCHERPORTER公(gōng)司發明。經(jing)過幾十年(nian)的🌍技🚶‍♀️術發(fā)展，此種類(lèi)流量計已(yǐ)經從簡單(dān)的、僅⚽能測(cè)量氣🛀體流(liu)量的🐅單一(yī)功能，發展(zhan)到可以應(yīng)用于氣體(ti)、蒸汽和液(ye)體介質的(de)流量測量(liàng)，并且可以(yǐ)帶溫度、壓(ya)力自👣動補(bu)償，還可以(yi)進行⛷️流量(liàng)累計計量(liàng)[1]的多種功(gong)能。所輸出(chū)的信号可(ke)以爲支持(chi)HART協議的通(tong)訊信号、支(zhi)持RS485通訊協(xie)議信号等(deng)。旋進流量(liàng)計具有精(jing)💃🏻度高、可靠(kào)性好、壓力(lì)損失較小(xiǎo)、對直管段(duan)要求短、安(ān)裝維👣護🚶‍♀️方(fang)便等優點(dian)，可以适用(yong)于較爲廣(guang)泛的流量(liàng)檢測💋場合(hé)。
1結構及工(gōng)作原理
1.1流(liu)量計的結(jie)構
　　旋進流(liú)量計本體(ti)由漩渦發(fā)生體（起旋(xuan)器）、殼體、壓(yā)電傳☁️感器(qi)和😍整流器(qi)組成，如圖(tu)1所示。
旋進(jin)流量計剖(pōu)面結構如(ru)圖2所示。

漩渦發(fa)生體（起旋(xuán)器）：螺旋狀(zhuang)葉片安裝(zhuāng)在入口，用(yong)于産生漩(xuan)渦流。
殼體(tǐ)：形狀類似(sì)于文丘裏(li)管，用于産(chan)生二次漩(xuan)渦。壓電🧡傳(chuán)感器：用于(yu)檢測漩渦(wō)的振動頻(pín)率。振動頻(pín)率與流速(sù)成正比。
整(zhěng)流器：安裝(zhuang)在流量計(jì)出口，用于(yu)消除漩渦(wō)流，減少💜對(duì)下遊的影(ying)響。

1.2工作原(yuan)理[1-3]
　　旋進流(liú)量計是速(su)度流量計(jì)的一種，基(jī)于漩渦進(jin)動現象進(jin)行計量。流(liu)體進入漩(xuán)渦發生體(tǐ)後産生劇(ju)烈的旋轉(zhuan)運💜動形成(chéng)漩渦流。漩(xuan)渦流加速(sù)，沿流動方(fang)向🐕經縮徑(jìng)段，流動強(qiang)度增強。當(dāng)漩渦流進(jìn)入擴散段(duan)後，在導流(liu)體回流的(de)作用下，該(gāi)漩渦産生(sheng)二次旋轉(zhuǎn)運👈動，即漩(xuán)渦進動。二(er)次漩渦進(jin)動的頻率(lü)😄與流體的(de)流速成正(zhèng)比。因此🚶‍♀️漩(xuan)渦的頻率(lü)可以反映(ying)此流體的(de)流速和流(liú)量大小。如(ru)果測量設(shè)備内部㊙️采(cai)用最佳的(de)設計，漩渦(wō)的頻率将(jiang)在💁較寬的(de)流量範圍(wéi)内呈線性(xìng)。壓電傳感(gan)器😍測到此(cǐ)頻率後，将(jiang)信💃🏻号傳輸(shū)到流量計(ji)傳感器進(jin)行下遊處(chu)理。
漩渦進(jìn)動頻率與(yǔ)介質流速(su)成正比，與(yǔ)截流體幾(jǐ)何⛹🏻‍♀️尺寸成(cheng)反比。

式中(zhong)
f——漩渦進動(dòng)頻率；
St——斯特(te)羅哈爾常(chang)數（通過實(shí)驗得到的(de)無因次數(shu)）；
v——流速；
d——截流(liu)體因數（由(you)截流體幾(jǐ)何尺寸決(jué)定）。
以上公(gong)式可得出(chu)，測量出漩(xuan)渦進動頻(pin)率可測得(de)流體⭕流速(su)和㊙️瞬時流(liu)量。
圖3表示(shì)出斯特羅(luó)哈爾常數(shù)與雷諾Re的(de)關系。曲線(xian)的線性區(qu)域對🐇應的(de)爲旋進流(liú)量計的測(ce)量範圍。

雷(lei)諾數（Re）的計(jì)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中
ρ——工(gōng)作密度，kg/m3；
V——運(yun)動黏度，m2/s；
D——管(guǎn)徑，m。
2工程設(she)計中的選(xuan)型考慮
　　工(gōng)程設計中(zhong)主要根據(ju)流量工況(kuang)，按工藝要(yao)求（精度、測(cè)量範圍🔴、壓(yā)力損失等(děng)），從适用性(xìng)、可靠性、安(an)裝方便、經(jīng)濟性等方(fang)面考慮🔴進(jìn)行流量計(ji)的選型。本(ben)文列舉✨的(de)旋進流量(liang)計爲某進(jìn)口品牌産(chan)品，并有多(duo)種場合的(de)應用。
2.1适用(yong)性方面的(de)考慮
（1）流體(tǐ)介質旋進(jìn)流量計适(shì)用于氣體(ti)、蒸汽和液(yè)體介質。
（2）精(jing)度旋進流(liu)量計在最(zuì)小雷諾數(shu)Remin和最大流(liu)量Qmax之間的(de)線性範圍(wei)測量精度(dù)爲≤±0.5%。
（3）流速旋(xuan)進流量計(jì)在測量介(jie)質時，要考(kao)慮流速不(bú)能♋過🌐低（具(ju)體以✂️廠家(jia)計算爲準(zhun)）。
（4）流量計口(kou)徑市場上(shàng)常見旋進(jìn)流量計最(zuì)大尺寸爲(wèi)🌈DN400，最小爲DN15。流(liu)量計口徑(jìng)的選擇基(ji)于最大工(gōng)作流量Qmax。建(jian)議最大工(gong)作流量應(yīng)大于該口(kǒu)徑允許量(liang)程一半時(shí)🈲的流量。可(kě)以選擇縮(suō)徑，但最大(da)工作流量(liàng)不要低于(yu)該口徑允(yǔn)許最大量(liang)程時流量(liang)的15%。
（5）材料的(de)選擇
a.測量(liàng)管材料通(tong)常爲不鏽(xiu)鋼316/316L，HastelloyC。
b.内襯材(cái)料根據介(jiè)質的腐蝕(shi)性、溫度等(deng)要求來選(xuǎn)擇⁉️具體材(cái)料🏃🏻‍♂️。
PTFE（-55~260℃）
石墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安(an)裝和應用(yòng)
（1）被測介質(zhi)的流動方(fang)向需要與(yu)流量計上(shang)的指示方(fang)向一緻。
（2）避(bì)免管路的(de)機械振動(dòng)（如有必要(yào)，安裝支架(jia)）。
（3）選擇符合(he)環境條件(jian)的流量計(jì)。流量計周(zhou)圍不能有(you)強烈磁場(chǎng)幹擾。
（4）輸送(song)設備的振(zhèn)動頻率不(bu)得在流量(liang)計的測量(liàng)頻率範圍(wei)以内。可以(yǐ)使用适當(dang)的阻尼裝(zhuang)置減弱活(huó)塞泵或壓(yā)縮機輸送(song)過程中的(de)交替（脈動(dong)）流量。
（5）閥門(men)通常布置(zhi)在流量計(ji)的下遊。如(ru)果通過活(huó)塞泵或🔆壓(yā)⛷️縮機輸送(sòng)測量介質(zhi)（液體）壓力(lì)10bar[145psi]，當閥門閉(bì)合時，可能(neng)☔會産🔅生液(yè)壓振動，這(zhe)時閥門必(bì)須安裝在(zài)流量💋計上(shàng)遊，并且可(kě)能需要安(ān)裝合适的(de)阻尼裝置(zhi)（例如：空氣(qì)罐）。
（6）流量計(jì)在測量液(ye)體時要避(bi)免氣穴現(xiàn)象的産生(sheng)。
（7）測量高溫(wēn)介質時
流(liu)量計在測(cè)量>150℃的高溫(wēn)介質時，傳(chuan)感器的安(an)裝必須是(shì)變送器朝(cháo)向一側或(huo)朝下，或者(zhě)采用分體(tǐ)式安裝。
（8）流(liú)量計傳感(gan)器帶保溫(wen)層時，考慮(lǜ)保溫層厚(hòu)度，具體🈲咨(zī)詢🔴廠家。
2.3直(zhi)管段要求(qiú)
　　流量計安(ān)裝直管段(duan)要求滿足(zu)與否，直接(jie)影響流量(liàng)🏃測量的穩(wen)定性和精(jing)度。旋進流(liu)量計進出(chu)口直管段(duan)要求見表(biǎo)1。從表1可知(zhi)，其直管段(duan)要求并不(bu)高，這一優(you)勢在舊⚽裝(zhuāng)置擴容改(gai)造的應用(yòng)中尤爲突(tū)出。

2.4多探頭(tóu)的選擇
　　基(ji)于旋進流(liu)量計的漩(xuan)渦特點，并(bing)在其本體(ti)尺寸允🈲許(xǔ)🌂的條🎯件下(xià)❄️，旋進流量(liàng)計可以采(cai)用多探頭(tóu)的測量方(fang)式。這種選(xuan)擇爲用戶(hù)實現三取(qu)二流量聯(lian)鎖提供了(le)經濟可行(háng)的實施方(fang)案。
3應用分(fèn)析
　　适用于(yú)氣體、蒸汽(qì)和液體介(jie)質測量的(de)流量計有(yǒu)多種可選(xuan)，在☔此選擇(zé)精度較好(hao)的4種流量(liang)計與旋進(jìn)流量計做(zuò)對🥰比，主要(yao)針對測量(liang)範圍、精度(du)和壓損是(shi)否符合工(gōng)藝條件進(jin)行對比分(fen)析。所選流(liu)量計如下(xia)，均爲在國(guo)内外石化(huà)裝置上有(yǒu)多年應用(yòng)的國外産(chǎn)品。
旋進流(liu)量計（精度(du)爲液體±0.5%，氣(qi)體±5%）
（精度爲(wèi)液體±0.75%，氣體(tǐ)±0.9%）
渦街流量(liàng)計 科裏奧(ào) 利質量流(liu)量計（精度(dù)爲液體±0.075%~0.1%，氣(qi)體±0.5%）
熱式質(zhì)量流量計(jì) （精度爲±0.5%，主(zhǔ)要測氣體(tǐ)介質）
電磁(cí)流量計 （精(jing)度±0.5%，主要測(ce)量導電類(lei)液體）
　　以上(shang)渦街流量(liang)計的精度(du)低于其他(ta)流量計，但(dan)是也屬于(yú)精度較🌏好(hǎo)且常用的(de)流量計。并(bìng)且由于渦(wō)街流量計(jì)和旋進流(liú)🔞量計的原(yuan)理類似，在(zai)下列對比(bǐ)中渦街流(liu)量計的精(jing)度雖然不(bu)能達到本(běn)文㊙️所列的(de)工藝條件(jiàn)，但可以對(dui)比渦街流(liu)量計和旋(xuan)進流量計(ji)的測量範(fàn)圍和壓損(sun)。
3.1氣體測量(liang)
（1）當測量介(jiè)質爲氫氣(qi)，工藝要求(qiú)精度高時(shi)，不能低于(yú)±0.5%。市場上測(cè)量氣體精(jīng)度較好的(de)流量計有(yǒu)熱式質量(liang)流量計和(he)科裏奧利(lì)質量流量(liang)計（我們選(xuan)擇測量氣(qi)🐅體精度爲(wei)±0.5%的産♈品），這(zhè)裏選擇這(zhe)2種流量計(ji)與旋進流(liu)量計做對(duì)㊙️比。表2爲工(gōng)🚶藝條件，表(biao)🛀🏻3~表5爲3種流(liú)🚶量計的選(xuan)🏃‍♀️型後的量(liàng)程範圍和(hé)壓力損失(shī)，通過表6對(duì)比流量計(ji)📱是否滿足(zú)工藝條件(jiàn)。



　　通過以上(shang)對比，可知(zhi)旋進流量(liàng)計在流速(su)大于一定(ding)值🙇🏻時，測量(liang)時的精度(du)和流量範(fan)圍可以與(yu)科裏奧利(lì)質量流量(liàng)計和熱式(shi)質量流量(liang)計相媲美(měi)。但是在流(liu)速很小的(de)情況下，旋(xuan)進流量計(jì)與這兩種(zhong)流量計相(xiàng)💞比則遜色(sè)♍很多。
　　這3種(zhong)流量計在(zài)價格方面(mian)，科裏奧利(li)質量流量(liang)計是旋進(jìn)流量計價(jià)格的3~5倍。熱(re)式質量流(liú)量計和科(ke)裏奧利質(zhi)量流量計(ji)針對不同(tong)工況下的(de)應用選型(xíng)，在價格方(fāng)面各有優(yōu)勢。
（2）測量介(jie)質爲氣體(tǐ)（除氫氣外(wai)）時，在此選(xuan)擇旋進流(liú)量計（精度(du)爲氣體±0.5%）、渦(wo)街流量計(ji)（精度爲氣(qì)體±0.9%）和科裏(lǐ)奧利質量(liang)流✂️量計（精(jīng)度爲氣體(ti)±0.5%）做對比分(fèn)析，以下主(zhǔ)要😄對比3種(zhǒng)流量計的(de)測量範圍(wéi)（3種🈲流量計(ji)都爲同一(yi)品牌産品(pin)）。表7爲工藝(yì)條件，表8~表(biao)10爲3種流量(liang)計的選型(xing)後的量程(chéng)範圍和壓(yā)力損失，通(tong)過表11對比(bǐ)流量計是(shì)否💋滿足工(gōng)藝條☂️件。

　　通(tōng)過列表可(kě)以看出旋(xuán)進流量計(ji)在測量氣(qi)體時，保證(zhèng)精度±0.5%的情(qing)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻況下，量程(cheng)比較大，可(ke)以滿足1∶30的(de)量程比。
3.2測(ce)量介質爲(wei)液體
　　測量(liàng)液體時，選(xuan)擇旋進流(liú)量計（精度(du)爲液體±0.5%）、渦(wō)街流量計(jì)（精🔴度爲液(ye)體±0.75%）、科裏奧(ao)利質量流(liu)量計（精度(dù)爲液體±0.1%）和(he)電磁流量(liàng)計（精度爲(wèi)液體±0.5%）進行(háng)對比分析(xī)。表12爲⭐工藝(yi)條件，表13~表(biao)16爲3種流量(liang)計的選型(xíng)後的量程(cheng)範圍和壓(yā)力損失，通(tong)過表❓17的對(duì)比，可知流(liú)量計是否(fou)滿足工藝(yi)條件要求(qiú)。



　　通過以上(shang)比較，可知(zhi)旋進流量(liàng)計在測量(liàng)液體時也(yě)有💃很大的(de)優勢，量程(chéng)比大，精度(dù)較高，還可(kě)以測量非(fēi)導電類類(lèi)液體。
在産(chǎn)品的價格(ge)方面，以渦(wo)街流量計(jì)的價格作(zuo)爲标🐕準來(lai)🔴衡量，科❗裏(lǐ)奧利流量(liang)計（精度液(ye)體爲±0.1%.氣體(ti)±0.5%）是渦街的(de)🔞3~5倍左👨‍❤️‍👨右，旋(xuán)進流量計(jì)是渦街流(liú)量計的1.3~1.7倍(bei)左右🏃🏻，電磁(ci)流量計是(shì)渦街流量(liang)計的0.8~1倍左(zuo)右（以上4種(zhǒng)流量計價(jia)格均🚶以同(tong)一廠家産(chan)品的價格(gé)作爲基礎(chu)）。
4結束語
　　旋(xuan)進流量計(jì)精度（±0.5%）較高(gāo)，可以滿足(zu)大多數應(yīng)用場合的(de)測量要㊙️求(qiu)；可達1：30的量(liàng)程比，滿足(zú)寬測量範(fàn)圍的應用(yong)；直管段要(yào)求不高，在(zài)工藝裝置(zhì)配管緊湊(cou)的場合，應(ying)用優勢明(míng)顯。尤其在(zai)可實現多(duo)探頭傳感(gǎn)器應用方(fāng)面，爲安全(quán)儀表系🍓統(tǒng)流量測量(liang)子系統的(de)可靠性/可(kě)用性冗餘(yu)🌍架構設計(jì)提供了一(yī)種便利的(de)實施方🐇案(àn)，具有較爲(wèi)突出的優(yōu)勢。

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